초고에너지 감마선

Very-high-energy gamma ray
MASIC 망원경은 매우 높은 에너지 감마선을 검출하는데 사용된다.

초고에너지 감마선(VHEGR)은 광자 에너지가 100 GeV(Gigelectronvolt)에서 100 TeV(terelectronvolt)[1]인 감마선을 의미한다. 즉, 10~1011 전자볼트14.이것은 대략 10미터에서−17 10미터−20 사이의 파장 또는 2 × 10미터에서2528 2 × 2 Hz의 주파수와 같다.그러한 에너지 수준은 콤팩트한 물체를 포함하는 일부 2진 별 시스템과 같은 천문학적 원천으로부터의 방출로부터 검출되었다.[1]예를 들어 시그너스 X-3에서 방출되는 방사선은 GeV에서 엑셀렉트론볼트 레벨까지의 범위에서 측정되었다.[1]다른 천문학적 출처로는 BL 라커태,[2] 3C 66A[3] 마카리안 421, 마카리안 501 등이 있다.[4]알려진 신체와 관련이 없는 다양한 다른 출처가 존재한다.예를 들어 H.E.S. 카탈로그에는 2011년 11월 64개의 출처가 포함되어 있었다.[5]

탐지

이 방사선을 감지하는 기구들은 지구 대기로 들어오는 에너지 넘치는 광자에서 생성된 이차 입자에 의해 생성되는 체렌코프 방사선을 일반적으로 측정한다.[3]이 방법은 이미지 대기 체렌코프 기술 또는 IACT라고 불린다.고에너지 광자는 원래 광자 방향의 1°에 국한된 빛의 원뿔을 생성한다.지구 표면의 약 10,000m는2 각 원뿔의 빛으로 밝혀진다.에너지가 0.1TeV 이상일 경우 현재 기술로 초당−7 10개의 광자를 검출할 수 있다.[3]2001년 폐장한 체렌코프 망원경 어레이, 크림의 GT-48, 라팔마의 매직, 나미비아[6] 베리타스의[7] 고에너지 입체시스템(HESS), 시카고 에어샤워 어레이 등이 계기다.우주 광선도 비슷한 섬광을 발생시키지만, 섬광의 모양을 바탕으로 구별할 수 있다.또한 두 개 이상의 망원경이 같은 지점을 동시에 관찰하는 것은 우주선을 배제하는 데 도움이 될 수 있다.[8]100 TeV 이상의 감마선에 대해 입자의 광범위한 공기 샤워를 감지할 수 있다.이러한 입자 샤워를 감지하기 위해 물 섬광 검출기 또는 입자 검출기의 밀집 배열을 사용할 수 있다.[8]

감마선에 의해 만들어진 기초 입자의 공기 샤워는 또한 샤워의 최대 깊이가 훨씬 크고, 머온의 양이 훨씬 적어서 우주선에 의해 생성된 것과 구별될 수 있다.[7]

고에너지 감마선은 란다우-포머란추크-미그달 효과를 나타내기에는 너무 낮은 에너지다.광자의 경로에 수직인 자기장만이 쌍생성을 일으켜 지자기장 선과 평행하게 들어오는 광자가 대기와 만날 때까지 온전하게 생존할 수 있다.자석 창문을 통해 들어오는 이 광자들은 란다우-포머란추크-미그달 샤워기를 만들 수 있다.[9]

클래스 에너지 에너지 에너지 빈도수 파장 비교의 특성.
eV eV 줄스 헤르츠 미터
1 1 0.1602 aJ 241.8 THz 1.2398 μm 근적외선 광자 비교해서
100 GeV 1 × 1011 0.01602 μJ 2.42 × 1025 Hz 1.2 × 10−17 m Z보손
초고에너지 감마선
1 TeV 1 × 1012 0.1602 μJ 2.42 × 1026 Hz 1.2 × 10−18 m 날으는 모기 체렌코프 빛을 생산하다.
10 TeV 1 × 1013 1.602 μJ 2.42 × 1027 Hz 1.2 × 10−19 m 공기 샤워기가 지면에 닿다
100 TeV 1 × 1014 0.01602 mJ 2.42 × 1028 Hz 1.2 × 10−20 m 배트에서 떨어지는 탁구공 질소가 형광을 발하게 하다.
초고에너지 감마선
1 PEV 1 × 1015 0.1602 mJ 2.42 × 1029 Hz 1.2 × 10−21 m
10 PEV 1 × 1016 1.602 mJ 2.42 × 1030 Hz 1.2 × 10−22 m 티에 골프공의 잠재 에너지
100 PEV 1 × 1017 0.01602 J 2.42 × 1031 Hz 1.2 × 10−23 m 지자기장을 뚫다
1 EeV 1 × 1018 0.1602 J 2.42 × 1032 Hz 1.2 × 10−24 m
10 EeV 1 × 1019 1.602 J 2.42 × 1033 Hz 1.2 × 10−25 m 공기총 사격

중요도

매우 높은 에너지 감마선은 우주선의 근원을 드러낼 수 있기 때문에 중요하다.그들은 출처로부터 관찰자에게로 직선으로 여행한다.이것은 자기장에 의해 휘몰아치는 이동 방향을 가진 우주 광선과는 다르다.우주선을 생성하는 선원은 거의 확실히 감마선을 생성할 것이다. 우주선 입자들은 핵이나 전자와 상호작용을 하여 광자 또는 중성 피온을 생산하고, 이는 결국 초고 에너지 광자로 붕괴되기 때문이다.[8]

감마선에 대한 일차 우주선 하드론의 비율도 우주선의 기원에 대한 실마리를 제공한다.감마선은 우주선의 근원에서 생성될 수 있지만, 50EeV 이상의 Greisen-Zatsepin-Kuzmin 한계치 컷오프를 통해 우주 마이크로파 배경과의 상호작용에 의해 생성될 수도 있다.[9]

참조

  1. ^ a b c Ikhsanov, N. R. (October 1991), "Particle acceleration and main parameters of ultra-high energy gamma-ray binaries", Astrophysics and Space Science, 184 (2): 297–311, Bibcode:1991Ap&SS.184..297I, doi:10.1007/BF00642978, ISSN 0004-640X
  2. ^ Neshpor, Yu I.; N. N. Chalenko; A. A. Stepanian; O. R. Kalekin; N. A. Jogolev; V. P. Fomin; V. G. Shitov (2001). "BL Lac: A new ultrahigh-energy gamma-ray source". Astronomy Reports. 45 (4): 249–254. arXiv:astro-ph/0111448. Bibcode:2001ARep...45..249N. doi:10.1134/1.1361316.
  3. ^ a b c Neshpor, Yu I.; A. A. Stepanyan; O. P. Kalekin; V. P. Fomin; N. N. Chalenko; V. G. Shitov (March 1998). "Blazar 3C 66A: Another extragalactic source of ultra-high-energy gamma-ray photons". Astronomy Letters. 24 (2): 134–138. Bibcode:1998AstL...24..134N.
  4. ^ "Astrophysics with H.E.S.S." Retrieved 26 November 2011.
  5. ^ "The H.E.S.S. Source Catalog". H.E.S.S. Collaboration. 2011. Retrieved 26 November 2011.
  6. ^ "High Energy Stereoscopic System". Retrieved 26 November 2011.
  7. ^ a b Dar, Arnon (4 June 2009). "High Energy Phenomena In The Universe". pp. 3–4. arXiv:0906.0973v1 [astro-ph.HE].
  8. ^ a b c Aharonian, Felix (24 August 2010). "The Fascinating TeV Sky" (PDF). WSPC - Proceedings. Retrieved 27 November 2011.
  9. ^ a b Vankov, H. P.; Inoue2, N.; Shinozaki, K. (2 February 2008). "Ultra-High Energy Gamma Rays in Geomagnetic Field and Atmosphere" (PDF). Retrieved 3 December 2011.